� = � − � = � − � � = � − � �
Pipa Venturi
� + � = �ℎ � − � = �ℎTabung Bocor
� = √ �ℎ � = √ℎ� � = √ℎ ℎ Debit aliran pada dua penampang berbedaadalah konstan atau tetap.
Kecepatan fluida mengalir berbanding terbalik dengan luas penampang. Kecepatan fluida mengalir berbanding terbalik dengan kuadrat jari-jari penampang.
Pada pipa dengan kecepatan atau kedudukan yang berbeda pada masing-masing
penampangnya berlaku hukum Bernoulli. Besar jumlah energi potensial per satuan volume dan energi kinetik per satuan volume adalah konstan.
Persamaan diatas adalah hukum kekekalan energi bukan hukum kekekalan tekanan, karena persamaan tersebut memang diturunkan dari hukum kekekalan energi. Penerapan hukum Bernoulli:
- Alat penyemprot obat nyamuk - Alat penyemprot parfum. - Karburator
- Gaya angkat pada sayap pesawat terbang - Pipa veturimeter
- Kecepatan dan jarak pada tangki bocor
Pesawat terangkat naik jika:
- � − � > ��
- � > �
- � < �
Pesawat terbang pada ketinggian tetap jika:
- � − � = ��
- � = �
- � = �
Pesawat mendarat jika:
- � − � < ��
- � < �
- � > �
Venturimeter adalah alat untuk mengukur kecepatan aliran fluida.
� � � � � � ℎ ℎ � , � � , � � � ℎ � � � � ℎ ℎ � �
Besar kecepatan berbanding lurus dengan akar jarak permukaan fluida ke lubang ℎ .
Waktuyang dibutuhkan berbanding terbalik dengan akar jarak lubang ke permukaan tempat jatuh fluida ℎ .
CONTOH SOAL Tekanan Hidrostatis
1. Tekanan hidrostatis pada suatu titik di dalam bejana yang berisi zat cair ditentukan oleh : (1)Massa jenis zat cair
(2)Volume zat cair dalam bejana
(3)Kedalaman titik dari permukaan zat cair (4)Bentuk bejana
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3)
B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4)
E. (1), (2), (3) dan (4)
2. Gambar berikut ini adalah bejana berhubungan yang berisi air.
Tekanan hidrostatis yang paling besar berada di titik .... A. P
B. Q C. R D. S E. T
3. Perhatikan faktor-faktor berikut: (1)Massa jenis air
(2)Massa ikan
(3)Kedalaman ikan dari permukaan air (4)Luas permukaan badan ikan
Seekor ikan berenang di akuarium yang berisi air. Faktor-faktor yang mempengaruhi besar tekanan yang dirasakan ikan ditunjukkan oleh nomor ....
A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) E. (1), (2), (3) dan (4) Hukum Pascal
4. Perhatikan gambar berikut!
Berdasarkan hukum Pascal, pernyataan berikut ini yang ����� ��� �� adalah .... A. � < � B. � < � C. �1 1 = � D. � � = � � E. = P Q R S T � � � � Tekanan hidrostatis �ℎ = �ℎ
Besar tekanan hidrostatis dipengaruhi - , massa jenis fluida
- �, percepatan gravitasi
- ℎ, kedalaman benda pada fluida
Letak titik dengan tekanan hidrostatis terbesar adalah titik yang paling jauh dari permukaan fluida. Terlihat bahwa titik T yang memiliki kedalaman terbesar, sehingga tekanan hidrostatisnya juga paling besar.
Tekanan hidrostatis �ℎ = �ℎ
Besar tekanan hidrostatis dipengaruhi - , massa jenis fluida
- �, percepatan gravitasi
- ℎ, kedalaman benda pada fluida
Hukum Pascal, berbunyi tekanan yang diberikan pada fluida akan diteruskan sama besar ke segala arah.
Dirumuskan: �
� = � �
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 60 Hukum Archimedes
5. Gaya apung yang bekerja pada suatu benda di dalam fluida adalah: (1)sebanding dengan kerapatan fluida;
(2)sebanding dengan kerapatan benda;
(3)sebanding dengan volume benda yang tercelup; (4)sebanding dengan massa benda
Dari empat pernyataan tersebut, pernyataan yang benar ditunjukkan oleh nomor .... A. (1), (2) dan (3)
B. (1) dan (3) C. (2) dan (3) D. (2) dan (4) E. (4) saja
6. Besar gaya ke atas yang dialami oleh sebuah benda yang dicelupkan ke dalam zat cair ����� ���� � � kepada:
(1)Massa jenis fluida (3) Percepatan gravitasi
(2)Massa jenis benda (4) Berat benda
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3)
B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4)
E. (1), (2), (3) dan (4)
7. Silet dalam posisi telentang dapat terapung dalam air karena .... A. Adanya gaya apung Archimedes
B. Tegangan permukaan air
C. Massa jenis silet sama dengan massa jenis air D. Berat jenis air lebih besar dari berat jenis silet E. Tekanan air lebih besar dari berat silet
8. Apabila benda yang terapung di air mendapat gaya ke atas � , maka .... A. � > ��
B. � = � C. � < �� D. � < � E. � = ��
9. Sebuah benda melayang di dalam zat cair, maka: (1)Gaya ke atas sama dengan berat benda
(2)Volume benda sama dengan volume zat cair yang dipindahkan (3)Massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda
(4)Berat benda di udara sama dengan berat benda di dalam zat cair Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) E. (1), (2), (3) dan (4) Tegangan Permukaan
10.Tegangan permukaan mengakibatkan zat cair cenderung untuk .... A. Bersifat stasioner
B. Bersifat kompresibel
C. Memperluas permukaannya D. Memperkecil permukaannya E. Memperkecil sudut kontaknya
Gaya apung atau gaya Archimedes dirumuskan:
� = ���′
Besar gaya Archimedes dipengaruhi - �, massa jenis fluida
- �, percepatan gravitasi - �′, volume benda tercelup
Gaya apung atau gaya Archimedes dirumuskan:
� = ���′
Besar gaya Archimedes tidak dipengaruhi oleh massa jenis benda dan berat benda.
Meskipun massa jenis silet lebih besar dari massa jenis air, silet masih bisa terapung karena adanya gaya apung atau gaya Archimedes yang menahan silet untuk tetap berada di permukaan air.
Benda bisa terapung artinya besar gaya angkat melebihi dari berat benda yang harus ditahan oleh fluida.
Benda dikatakan melayang di dalam zat cair jika gaya ke atas lebih besar dari berat benda, voume benda sama dengan volume zat cair yang dipindahkan, massa jenis zat cair sama dengan massa jenis benda, dan berat benda di udara sama dengan berat benda di air.
Tegangan permukaan mengakibatkan zat cair cenderung untuk memperkecil permukaannya. Contohnya tetes air yang bentuknya bulat, tujuannya adalah membuat permukaannya sekecil mungkin.
Kapilaritas
11.Kenaikan permukaan fluida yang cekung dalam pipa kapiler berbanding lurus dengan pertambahan:
(1)Sudut kontak permukaan fluida (3) Massa jenis fluida
(2)Jari-jari pipa kapiler (4) Tegangan permukaan fluida
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3)
B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4)
E. (1), (2), (3) dan (4)
12.Tinggi kolom cairan di depan pipa kapiler akan bertambah jika .... (1)Tegangan permukaan zat cair ditambah
(2)Sudut kontak cairan dan pipa makin lancip (3)Massa jenis cairan makin kecil
(4)Jari-jari pipa makin kecil Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) E. (1), (2), (3) dan (4) Viskositas
13.Berikut ini adalah faktor-faktor yang mempengaruhi viskositas suatu fluida: (1)Koefisien viskositas
(2)Massa jenis fluida
(3)Bentuk dan besar partikel fluida (4)Suhu fluida
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) E. (1), (2), (3) dan (4) Hukum Stokes
14.Pada benda yang bergerak vertikal ke bawah dalam fluida bekerja: (1)Gaya berat
(2)Gaya Archimedes (3)Gaya gesekan (4)Gaya normal
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) E. (1), (2), (3) dan (4) Kecepatan Terminal
15.Suatu bola yang dijatuhkan ke dalam suatu fluida akan mengalami suatu kecepatan terminal. Kecepatan ini sebanding dengan ....
A. Jari-jari bola dan percepatan gravitasi B. Kekentalan fluida dan jari-jari bola
C. Kekentalan fluida dan percepatan gravitasi D. Luas penampang dan kekentalan fluida E. Luas bola dan massa jenis fluida
Rumus kapilaritas ℎ = � cos ���
Ketinggian kapilaritas berbanding lurus dengan tegangan permukaan saja.
Rumus kapilaritas ℎ = � cos ���
Besarnya ℎ berbanding lurus dengan � dan berbanding terbalik dengan �, , �, dan �.
Faktor yang mempengaruhi viskositas adalah koefisien viskositas, massa jenis fluida, bentuk dan besar partikel fluida dan suhu fluida.
Tiga buah gaya yang bekerja ketika benda bergerak vertikal dalam fluida.
- Gaya berat yang arahnya ke bawah - Gaya Archimedes yang arahnya ke atas - Gaya gesekan yang disebut juga gaya
Stokes, arahnya ke atas.
Rumus kecepatan terminal ��= � � ( �− �)
Dari persamaan tersebut terlihat bahwa �� sebanding dengan kuadrat �, dan sebanding dengan �.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 62 Persamaan Kontinuitas
16.Air mengalir melalui pipa yang bentuknya seperti gambar. Bila diketahui jari-jari penampang di A dua kali jari-jari di B, maka ��� sama dengan ....
A. B. C. 1 D. 2 E. 4 17.
Air mengalir dari pipa A ke pipa B dan terus ke pipa C. Perbandingan luas penampang A dan penampang C adalah 8 : 3. Jika cepat aliran pada pipa A sama dengan � maka cepat aliran pada pipa C adalah .... A. 8� B. � C. 8� D. 3� E. �
18.Perhatikan gambar berikut!
(1)Kecepatan fluida di A lebih besar daripada kecepatan fluida di B (2)Kecepatan fluida di A sama dengan kecepatan fluida di C
(3)Debit di A lebih besar daripada debit di B (4)Debit di A sama dengan debit di B
Pernyataan yang benar adalah .... A. (1), (2) dan (3)
B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) saja
E. (1), (2), (3) dan (4)
19.Sebuah bejana berisi zat cair mempunyai dua luas lubang kebocoran pada kedua sisinya seperti gambar di bawah. Lubang sebelah kiri � dua kali lebih besar daripada lubang sebelah kanan
� , sedangkan � dan � adalah kecepatan aliran zat cair. Bila jarak permukaan zat cair terhadap kedua lubang sama, maka ....
A. � = � B. � = � C. � = � D. � = � E. � = � � � � � A B C A B C
Rumus debit air: � = ��
Terlihat bahwa � berbanding terbalik dengan �, sehingga bila jari-jari A dua kali lebih besar, maka luas A adalah empat kali lebih besar. Otomatis kecepatannya adalah kali lebih kecil.
Kecepatan berbanding terbalik dengan luas. Luas C adalah
8 luas A, maka kecepatan C adalah 8
kecepatan A.
Kecepatan berbanding terbalik dengan luas. Jadi (1) salah. Debit selalu konstan, jadi (3) salah.
Kecepatan berbanding terbalik dengan luas penampang. Luas � dua kali lebih besar, artinya kecepatan � hanya setengahnya kecepatan � .
Hukum Bernoulli
20.Hukum Bernoulli menjelaskan tentang ....
A. Kecepatan fluida yang besar pada tempat yang menyempit akan menimbulkan tekanan yang besar pada tempat itu
B. Pada tempat yang tinggi fluida akan memiliki tekanan yang tinggi C. Jika fluida ditekan maka akan bergerak dengan kecepatan yang besar
D. Fluida yang mengalir semakin cepat pada tempat yang menyempit akan menimbulkan tekanan yang kecil
E. Fluida yang melalui pipa yang melebar maka kecepatan dan tekanannya akan bertambah 21.Diantara alat-alat berikut yang ����� didasarkan pada prinsip Bernoulli adalah ....
A. Venturimeter B. Karburator C. Tabung pitot D. Manometer
E. Penyemprot racun serangga 22.Hukum Bernoulli didasarkan pada ....
A. Hukum I Newton B. Hukum II Newton C. Hukum III Newton D. Hukum kekekalan energi
E. Hukum kekekalan momentum
23.Bila kita berdiri dekat re dan kebetulan lewat serangkaian kereta api cepat, maka kita .... A. Merasa ditarik menuju rel
B. Merasa didorong menjauhi rel C. Kadang-kadang merasa ditarik
D. Ditarik atau didorong bergantung pada kecepatan kereta api E. Tidak merasa apa-apa
24.Sebuah benda berada di dalam fluida yang mengalir dengan kecepatan � sedemikian sehingga kecepatan fluida di atas dan di bawah permukaan benda masing-masing � dan � yang mengakibatkan benda terangkat. Besar gaya angkat pada benda tersebut sebanding dengan .... A. � + �
B. � − � C. � − � D. � + � E. � − �
Gaya Angkat Pesawat Terbang
25.Pernyataan di bawah ini yang berkaitan dengan gaya angkat pada pesawat terbang yang benar adalah ....
A. Tekanan udara di atas sayap lebih besar dari pada tekanan udara di bawah sayap B. Tekanan udara di bawah sayap tidak berpengaruh terhadap gaya angkat pesawat
C. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebih besar daripada kecepatan aliran udara di bawah sayap
D. Kecepatan aliran udara di atas sayap lebih kecil daripada kecepatan aliran udara di bawah sayap
E. Kecepatan aliran udara tidak mempengaruhi gaya angkat pesawat 26.Sebuah pesawat terbang dapat mengangkasa karena ....
A. Perbedaan tekanan dari aliran udara B. Pengaturan titik berat pesawat C. Gaya angkat dari mesin pesawat D. Perubahan momentum dari pesawat
E. Berat pesawat lebih kecil dari pada berat udara yang dipindahkan
Sudah jelas.
Sudah jelas.
Hukum Bernoulli diturunkan dari hukum kekekalan energi.
Kecepatan di dekat rel lebih besar, akibatnya tekanan kecil, sehingga tekanan dari arah daerah yang lebih jauh dari rel lebih besar dari daerah dekat rel. Ini menyebabkan kita akan terdorong mendekati rel. Nah, satu hal yang dilarang adalah berjalan dekat rel sewaktu kereta sedang berjalan karena kita akan tertarik menuju rel.
� = � − � �
Pesawat bisa terangkat karena tekanan di bawah sayap lebih besar dan kecepatan di atas sayap lebih besar.
Pesawat bisa mengudara karena adanya perbedaan tekanan dan kecepatan pada bagian atas dan bawah sayap.
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 64 27.Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal, seperti gambar.
Jika � adalah kecepatan aliran udara dan � adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar …
A. � > � sehingga � > � B. � > � sehingga � < � C. � < � sehingga � < � D. � < � sehingga � > � E. � > � sehingga � = �
28.Gambar di bawah ini merupakan penampang melintang sebuah sayap pesawat terbang yang sedang bergerak di landasan pacu dengan laju � m/s. Garis di atas dan di bawah sayap menggambarkan aliran udara. Pesawat terangkat jika ....
A. � > � sehingga � < � B. � > � sehingga � > � C. � > � sehingga � < � D. � > � sehingga � > � E. � < � sehingga � < �
29.Gambar di bawah ini menunjukkan penampang melintang dari sayap pesawat terbang saat aliran udara melewati bagian atas dan bawah sayap tersebut dengan � = tekanan udara dan � = kecepatan udara. Mekanisme supaya pesawat dapat terangkat adalah ....
A. � < � sebagai akibat dari � < � B. � < � sebagai akibat dari � > � C. � < � sebagai akibat dari � = � D. � > � sebagai akibat dari � > � E. � > � sebagai akibat dari � < �
30.Gambar berikut menunjukkan penampang sayap pesawat.
Ketika pesawat terbang akan mendarat, pilot harus mengatur posisi sayap agar .... A. � = � B. � > � C. � < � D. � = � E. � > � TIPS:
Kalau pesawatnya ingin naik maka tekanan bawah harus besar.
Kecepatan berbanding terbalik
� , � � , � � � � � �!, � � , �
Pesawat terangkat, artinya tekanan bawah lebih besar dari tekanan atas. Sebaliknya, kecepatan bawah lebih kecil. Tipuan di soal ini adalah posisi variabel kecepatan berbeda posisi dengan tekanan. Hati-hati!
Mirip dengan soal nomor 28 tapi di soal ini tidak ada jebakannya. Jadi aman. Posisi variabel sama, tinggal lihat tanda saling bertukar.
TRIK jawaban kalau nggak B ya E. Cek menggunakan konsep gaya angkat. Ketemu deh jawabannya B.
Jelas, jika ingin mendarat, tekanan di bawah harus lebih kecil. Otomatis kecepatan bawah lebih besar dari kecepatan atas sayap.
Pipa venturi
31.Gambar di samping menunjukkan sebuah pipa XY. Pada pipa tersebut, air dialirkan dari kiri ke kanan. � , � dan � adalah tekanan pada titik-titik di bawah pipa A, B dan C. Pernyataan yang benar adalah .... A. � > � < � B. � > � < � C. � > � < � D. � > � > � E. � = � = �
32.Perhatikan gambar di samping!
(1)Tinggi kolom air dalam P adalah paling tinggi (2)Tinggi kolom air dalam R adalah paling tinggi (3)Kelajuan udara di Z adalah paling cepat (4)Kelajuan udara di Y adalah paling cepat Pernyataan yang benar adalah ....
A. (1), (2) dan (3) B. (1) dan (3) C. (2) dan (4) D. (4) saja E. (1), (2), (3) dan (4) Tangki bocor
33.Bak air berpenampang luas, berlubang kecil di A. Kecepatan air yang keluar dari lubang A adalah ....
A. Berbanding lurus dengan ℎ B. Berbanding lurus dengan ℎ C. Berbanding lurus dengan √ℎ D. Berbanding lurus dengan ℎ E. Berbanding lurus dengan ℎ − ℎ
34.Sebuah tabung berisi zat cair (ideal). Pada dindingnya terdapat dua lubang kecil (jauh lebih kecil dari penampang tabung) sehingga zat cair memancar (terlihat seperti pada gambar). Perbandingan antara � dan � adalah ....
A. 2 : 3 B. 2 : 5 C. 3 : 4 D. 3 : 5 E. 4 : 5
35.Contoh soal lainnya menyusul ya... Pembahasan soal di SKL ini akan segera diupdate... Kunjungi terus posting tentang SMART SOLUTION pada SKL ini di blog Pak Anang di http://pak-
anang.blogspot.com. Terima kasih.
cm cm
cm
� �
� � �
�dara masuk �dara keluar
� � �
Air masuk Air keluar
� �
Jelas bahwa � dengan luas penampang kecil memiliki kecepatan yang paling besar, sebaliknya tekanannya paling kecil.
Jelas, di Y lah kelajuan udara paling besar, karena luas penampangnya paling kecil.
Kecepatan air keluar dari lubang dirumuskan: � = √ �ℎ
Artinya besar kecepatan berbanding lurus dengan √ℎ.
Jarak pancuran air di tanah berbanding lurus dengan akar perkalian dari jarak lubang ke permukaan dan jarak lubang ke tanah.
Sehingga perbandingan antara � dan � adalah √ , × , ∶ √ , × , = :
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 66 PEMBAHASAN SOAL UN FISIKA SMA 2012
1. Perhatikan gambar!
Jika diameter penampang besar dua kali diameter penampang kecil, kecepatan aliran fluida pada pipa yang kecil adalah ....
A. 01 m.s−1 B. 04 m.s−1 C. 08 m.s−1 D. 16 m.s−1 E. 20 m.s−1
2. Sayap pesawat terbang dirancang agar memiliki gaya angkat ke atas maksimal seperti gambar.
Jika v adalah kecepatan aliran udara dan P adalah tekanan udara, maka sesuai dengan azas Bernoulli rancangan tersebut dibuat agar .... A. vA > vB sehingga PA > PB B. vA > vB sehingga PA < PB C. vA < vB sehingga PA < PB D. vA < vB sehingga PA > PB E. vA > vB sehingga PA = PB
Jika adik-adik butuh ’bocoran’ butir soal Ujian Nasional tahun 2013, maka adik-adik bisa download di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/prediksi-soal-un-fisika-sma-2013.html. Semua soal tersebut disusun sesuai kisi-kisi SKL UN tahun 2013 yang dikeluarkan secara resmi oleh BSNP tanggal 20November 2012 yang lalu.
Kisi-kisi SKL UN SMA tahun 2013 untuk versi lengkap semua mata pelajaran bisa adik-adik lihat di
http://pak-anang.blogspot.com/2012/11/kisi-kisi-skl-un-2013.html. Terimakasih, Pak Anang. TRIK SUPERKILAT: � = � ⇒ � = � � � = � � ⇒ � =�� � = � × =� m/s
� °C
°C
� �
� �
SKL 3. Memahami konsep kalor dan prinsip konservasi kalor, serta sifat gas ideal, dan perubahannya yang menyangkut hukum termodinamika dalam penerapannya mesin kalor.
3.1. Menentukan pengaruh kalor terhadap suatu zat, perpindahan kalor, atau asas Black dalam pemecahan masalah.
Konduksi
� =�� = ����
Kalor
Perubahan Suhu
Perubahan Wujud
� = ��∆� � = �� = ��
Suhu naik ⇔ Menyerap kalor
Suhu turun ⇔ Melepas kalor
Menyerap kalor Melepas kalor
Tidak mungkin keduanya terjadi bersamaan
Diagram
� = ��� ��� ∆� � = �� � = ���� ���� ∆� � = � � = � �� � �� ∆�Asas Black
������ = ����� Padat Cair Gas Air Uap EsBimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 68
SMART SOLUTION:
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA Menentukan suhu sambungan dua batang
Ingat dan pahamilah dulu konsep konduksi yang akan digunakan dalam cara cepat ini. � =�� =����
Kalor per satuan waktu yang ada di titik sambungan adalah sama. Misal � < � � � = � � ⇔ � � ���− � = � � � − �� � ⇔ � �� ��− � =� �� � − �� ⇔ (� �� ) �� − (� �� ) � = (� �� ) � − (� �� ) �� ⇔ (� �� ) ��+ (� �� ) �� = (� �� ) � + (� �� ) � ⇔ �� = � � � � + � �� � � � � + � ��
Dari penurunan rumus tersebut kita bisa menarik kesimpulan nilai �� ��
� dan
�
� hanyalah
pembanding saja, sehingga cara cepat untuk mencari suhu sambungan yaitu: �� =
Σ ���� Σ ���
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA Menentukan suhu sambungan dua batang
Bila ukuran batang sama maka coret variabel yang dianggap sama. �� = Σ ���� Σ ��� ⇒ �� = Σ �� Σ� TRIK SUPERKILAT:
1. Tentukan suhu terendah, misalkan � . 2. Tentukan selisih suhu ∆� = � − �
3. Cari nilai pembanding untuk � dan � yaitu �� �
�� dan
� � .
4. Lihat ukuran (luas atau panjang) batang sama apa nggak. Jika sama coret saja variabelnya. 5. Besar suhu sambungan adalah:
�� = � + (pembanding A + pembanding B) ∙ ∆�pembanding B
� ��ℎ �� ?
A B �
�
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG BERBEDA (KALOR JENISNYA BERBEDA) Menentukan suhu akhir campuran
Identik dengan konsep konduksi dua batang berbeda jenis di halaman sebelumnya, rumus untuk menentukan suhu akhir campuran:
� =Σ ���Σ ��
dengan �� adalah nilai pembandingnya!
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA) Menentukan suhu akhir campuran
Karena jenis zat sama, maka kalor jenisnya � sama, sehingga variabel � dicoret. � =Σ ���Σ ��
dengan � adalah nilai pembandingnya! Catatan:
Untuk menentukan suhu akhir, massa, atau kalor jenis bisa juga menggunakan rumus cepat tadi.
PENCAMPURAN DISERTAI PERUBAHAN WUJUD ZAT Menentukan suhu akhir campuran
Khusus untuk pencampuran es 0°C dan air (satuan kalor harus kalori), berlaku TRIK SUPERKILAT: � =���������− ���
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 70
CONTOH SOAL DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN SAMA
Menentukan suhu sambungan dua batang
1. Dua batang penghantar mempunyai panjang dan luas penampang yang sama disambung menjadi satu seperti pada gambar di bawah ini. Koefisien konduksi termal batang penghantar kedua = 2 kali koefisien konduksi termal batang pertama.
Jika batang pertama dipanaskan sehingga � = °C dan � = °C, maka suhu pada sambungan � adalah .... A. 30°C B. 35°C C. 40°C D. 45°C E. 50°C
2. Dua batang A dan B berukuran sama masing-masing mempunyai koefisien konduksi � dan k. Keduanya dihubungkan menjadi satu dan pada ujung- ujung yang bebas dikenakan suhu seperti pada gambar.
Suhu (t) pada sambungan logam A dan B adalah .... A. 80°C
B. 100°C C. 120°C D. 150°C E. 160°C
3. Batang logam P dan Q dengan ukuran panjang dan luas penampang yang sama disambungkan seperti pada gambar. Jika koefisien konduksi kalor logam Q dua kali koefisien konduksi kalor P maka suhu akhir pada sambungan logam adalah ....
A. 300°C B. 260°C C. 160°C D. 96°C E. 80°C
4. Batang logam yang sama ukurannya, tetapi terbuat dari logam yang berbeda digabung seperti pada gambar di samping ini. Jika konduktivitas termal logam I = 4 kali konduktivitas logam II, maka suhu pada sambungan kedua logam tersebut adalah .... A. 45°C
B. 40°C C. 35°C D. 30°C E. 25°C
5. Dua batang logam A dan B yang mempunyai ukuran sama disambungkan satu sama lain pada salah satu ujungnya (seperti pada gambar). Jika suhu ujung bebas logam A 210°C dan diujung bebas logam B 30°C dan koefisien konduksi kalor logam A adalah dua kali koefisien konduksi logam B, maka suhu pada sambungan kedua logam adalah ....
A. 80°C B. 90°C C. 120°C D. 150°C E. 180°C � = � � � � − �� = � � ��− � ⇔ � � − �� = � � ��− ⇔ � − �� = � ��− ⇔ − ��= ��− ⇔ + = ��+ �� ⇔ 3��= ⇔ ��= °C � �� � �
��= � + (pemb + pemb ) ∆�pemb = + ( + ) ∙
= +
= °C � = � dan � = �
� = � ⇒�� =
⇒ � anggap bernilai , � anggap bernilai
� �
��=� � + � �� + � = ∙ ++ ∙ 3 = 3 = °C
� �� � �
��= � + (pemb P + pemb Q) ∆�pemb P = + ( + ) ∙ 3
= +
= °C
� �� � �
��= ���+ (pemb I + pemb II) ∆�pemb I = + ( + ) ∙ = + = °C 1 2 4 1 � �� � �
��= � + (pemb A + pemb B) ∆�pemb B = 3 + ( + ) ∙ = 3 + = °C 2 1 � �� � �
��= � + (pemb A + pemb B) ∆�pemb A = 3 + ( + ) ∙ = 3 + = °C � � ��=�����+ � � �+ � = ∙ 3 + ∙ + = 3 = °C � � ��=�����+ ������ �+ ��� = ∙ ++ ∙ = = °C � � ��=� � + � �� + � = ∙ 3 + ∙+ = 3 = °C
6. Dua batang logam P dan Q disambungkan pada salah satu ujungnya. Pada ujung-ujung yang lain diberi panas dengan suhu yang berbeda (lihat gambar). Bila panjang dan luas penampang kedua logam sama, tetapi koduktivitas logam P dua kali konduktivitas logam Q, suhu tepat pada
sambungan di B adalah .... A. °C B. 3 °C C. °C D. °C E. °C
7. Dua batang logam P dan Q yang mempunyai panjang dan luas penampang yang sama
disambung menjadi satu pada salah satu ujungnya seperti gambar. Bila konduktivitas termal logam P 4 kali konduktivitas termal logam Q, maka suhu pada sambungan kedua logam saat terjadi keseimbangan termal adalah ....
A. 120°C B. 100°� C. 90°C D. 80°C E. 60°C
8. Dua buah batang logam A dan B memiliki ukuran yang sama tetapi jenisnya berbeda dihubungkan seperti gambar:
Kedua logam memiliki suhu yang beda pada kedua ujungnya. Jika koefisien konduksi termal A adalah setengah konduksi termal B, maka suhu pada sambungan batang adalah ....
A. 55 °C B. 45 °C C. 35 °C D. 29 °C E. 24 °C
DUA BATANG BERBEDA DAN UKURAN BERBEDA Menentukan suhu sambungan dua batang
9. Dua buah batang logam P dan Q dengan suhu ujung-ujung berbeda dilekatkan (lihat gambar). Apabila koefisien konduktivitas logam P adalah setengah kali koefisien konduktivitas logam Q, serta AC = 2CB, suhu di C adalah ....
A C B A. 35 °C B. 40 °C C. 54 °C D. 70 °C E. 80 °C A B °C °C P Q °C °C � �� � �
��= � + (pemb P + pemb Q) ∆�pemb P = 3 + ( + ) ∙ 3
= 3 + = °C
2 1
� �� � �
��= ��+ (pemb P + pemb Q) ∆�pemb Q = + ( + ) ∙
= + 3 = °C
4 1
� �� � �
��= � + (pemb A + pemb B) ∆�pemb B = + ( + ) ∙
= + = °C
1 2
� = � ⇒� =�
⇒ � anggap bernilai , � anggap bernilai
� �� � �
��= � + (pemb P + pemb Q) ∆�pemb P
= +
+ ∙ = + ( + ) ∙
= +
��= � ⇒� =��
⇒ �� anggap bernilai , � anggap bernilai ��= � ⇒�� =�
⇒ �� anggap bernilai , � anggap bernilai
Karena ukuran panjang beda, maka besar nilai pembandingnya adalah ��
� � � � ��=�����+ � � �+ � = ∙ + ∙ 3+ = 3 = °C � � ��=�����+ � � �+ � = ∙ + ∙+ =3 = °C � � ��=� � + � �� + � = ∙ ++ ∙ = 3 = °C � � ��= �� ��� + � � � ��+ � = ∙ + ∙ + = 3 °C
Bimbel UN Fisika SMA Program IPA by Pak Anang (http://pak-anang.blogspot.com) Halaman 72
PENCAMPURAN DUA ZAT YANG SAMA (KALOR JENISNYA SAMA) Menentukan suhu akhir campuran
10.Air bermassa 200 gram dan bersuhu 30°C dicampur air mendidih bermassa 100 gram dan bersuhu 90°C. (Kalor jenis air = 1 kal.gram-1.°C-1). Suhu air campuran pada saat keseimbangan termal adalah .... A. 10°C B. 30°C C. 50°C D. 75°C E. 150°C
11.Air sebanyak 60 gram bersuhu 90°C (kalor jenis air = 1 kal.g-1.°C-1) dicampur 40 gram air sejenis bersuhu 25°C. Jika tidak ada faktor lain yang mempengaruhi proses ini, maka suhu akhir campuran adalah .... A. 15,4°C B. 23,0°C C. 46,0°C D. 64,0°C E. 77,0°C
12.Jika 75 gram air yang suhunya 0°C dicampur dengan 25 gram air yang suhunya 100°C, maka suhu akhir campurannya adalah ....
A. 15°C B. 20°C C. 25°C D. 30°C E. 35°C
13.Air sebanyak 200 gram bersuhu 6°C dicampur dengan air sebanyak 150 gram bersuhu 69°C. Jika dianggap tidak ada kalor yang diserap lingkungan, suhu akhir air adalah ....